Е.С. Гасанова, А.С. Сорокин, В.В. Котов

Воронежский государственный аграрный университет им. К.Д. Глинки, г. Воронеж, Россия

Инулин - полисахарид, содержащий элементарные звенья, представляющие собой остатки ?-D-фруктофуронозы и концевые группы, образованные остатками ?-D-глюкопиранозы [6]. Он содержится в ряде растительных объектов, в частности, в клубнях топинамбура. Инулин обладает полезными свойствами, является пребиотиком, сахаро- и жирозаменителем, а также широко используется в пищевой промышленности при получении продуктов функционального назначения [5].

Известно, что на качество получаемых продуктов значительное влияние оказывает молекулярная масса инулина - важнейшая характеристика, определяющая поведение его макромолекул в водных растворах [2].

Топинамбур достаточно эффективно выращивают без специальных агротехнических приемов. Однако, представляет интерес выявить влияние традиционных агроприемов, применяемых на территории ЦЧР, на урожайность клубней топинамбура, а также на качественный и количественный состав содержащихся в них углеводов.

В качестве объектов исследования были использованы клубни топинамбура сорта «Интерес», выращенные в ООО «Донское» Рамонского района Воронежской области. Опыт был заложен в 2008 году, повторность опыта трехкратная, расположение повторений сплошное, одноярусное. Общая площадь делянки 100 м2. Изучались следующие варианты: абсолютный контроль, варианты с внесением 20 т/га навоза, N60Р60К60 и N120Р120К120 на фоне навоза, а также с применением кальциевого мелиоранта (дефеката - отхода свеклосахарного производства) на фоне навоза.

Осенью на опытных участках применялась безотвальная технология обработки почвы с использованием современных комбинированных агрегатов компании Vaderstad. При закладке плантаций посадку производили в предварительно нарезанные гребни 70 х 30 см клубнями средней фракции (5-10 мая). Уход состоял их довсходового и повсходового боронований бо-роной-штригель Aerostat. При высоте растений 15-20 см проводили междурядные обработки, при высоте 30-40 см - окучивание с использованием комплекса машин, применяемых при возделывании картофеля. Уборку урожая проводили в первой декаде октября картофелекопателем с последующим подбором клубней вручную.

Урожайность клубней определяли путем взвешивания, определение содержания сахаров проводили по методу Бертрана [3]. Из собранных клубней по стандартной методике выделяли инулинсодержащий раствор с последующей сушкой до кристаллического состояния. Молекулярная масса выделенного инулина определялась методом гель-хроматографии на колонке с использованием сорбента Сефадекс-50 [1]. Строился калибровочный график по образцам полиэтиленгликоля PGC 3000 и PGC 6000. Далее анализировались 3 %-ные водные растворы инулина. Вытекающие из колонки растворы детектировались на рефрактометре ИРФ-454Б2М по показателю преломления.

В таблице 1 представлена урожайность клубней топинамбура по изучаемым вариантам опыта.

Таблица 1 - Урожайность клубней топинамбура.

Установлено, что наибольшей урожайностью характеризуются варианты с внесением 20 т/га навоза, N60Р60К60, а также с применением дефеката. Это связано с созданием на указанных вариантах оптимальных свойств и режимов почв. Пониженная урожайность клубней на варианте с двойной дозой минеральных удобрений обусловлена усиленным развитием вегетативной массы вследствие влияния повышенных доз азотных удобрений. В соответствии с литературными данными урожайность клубней топинамбура колеблется в пределах 150-400 ц/га [4]. В целом по опытному участку урожайность низкая, что связано с неблагоприятным воздействием жаркой и сухой погоды на формирование и рост клубней топинамбура (ГТК за вегетационный период составил 0,78).

На рисунке 1 приведены данные по содержанию низкомолекулярных (после кислотного гидролиза спиртового экстракта) и высокомолекулярных углеводов в клубнях топинамбура.

Рис. 1 - Содержание низкомолекулярных (1) и высокомолекулярных (2) углеводов в клубнях топинамбура в пересчете на сухое вещество (% СВ).

На основе полученных данных выявлено, что максимальное содержание всех углеводов отмечается на варианте с внесением кальциевого мелиоранта на фоне 20 т/га навоза, следовательно, именно данный агротехнический прием можно рекомендовать для получения клубней топинмбура с последуещей переработкой с целью получения инулина. Низкое содержание углеводов на варианте с применением N120Р120К120 обусловлено интенсивным синтезом протеинов под действием азотных удобрений в ущерб фруктозанам.

На рисунке 2 показаны кривые зависимости показателя преломления от объема вытекающей жидкости по данным гель-хроматографии инулина, выделенного из топинамбура с использованием различных агроприемов. Сравнение полученных зависимостей показывает, что наиболее узкое и практически симметричное распределение наблюдается на варианте абсолютного контроля. Для инулина, полученного на остальных вариантах, характерны большая ширина и асимметрия в распределении в ряду: вариант с дефекатом < вариант с N60Р60К60 < вариант с внесением навоза < вариант с применением N120Р120К120. Определение средней молекулярной массы произведено по значениям максимумов на кривых, а полученные данные представлены в таблице 2.

Установлено, что наибольшей молекулярной массой характеризуется инулин, выделенный из клубней топинамбура, выращенного с использованием кальциевого мелиоранта - дефеката. Данный инулин можно использовать в пищевой промышленности, например, в качестве структурообразователя при производстве диетического майонеза.

Таким образом, такой агротехнический прием как внесение дефеката способствует получению высокого урожая клубней топинамбура с максимальным содержанием высокомолекулярного инулина.

Литература

1. Айвазов Б.В. Введение в хроматографию / Б.В. Айвазов. - М.: Высш.шк., 1983 -233 с.

2. Воюцкий С.С. Курс коллоидной химии / С.С. Воюцкий. - М.: Изд-во «Химия», 1964. - 574 с.

3. Ермаков А.И. Методы биохимического исследования растений / А.И. Ерамаков [и др.]. - Л.: Агропромиздат, 1987. - 430 с.

4. Стравойтов В.И. Картофель и топинамбур - продукты будущего / В.И. Стравойтов [и др]. М.: ФГНУ «Россинформагротех», 2007. - 292 с.

5. Полянский К.К. Топинамбур: перспективы использования в молочной промышленности. / К.К. Полянский, Н.С. Родионова, Л.Э. Глаголева. - Воронеж: Издательство ВГУ, 1999. - 104 с.

6. Щербаков В.Г. Биохимия / Г.В. Щербаков [и др.]. - СПб.: ГИОРД, 2003. - 440 с.

Источник - ВЕСТНИК МичГАУ, № 1, Печатная версия